首頁 > 文章中心 > 正文

      虛擬現實下混凝土結構建筑空間淺析

      前言:本站為你精心整理了虛擬現實下混凝土結構建筑空間淺析范文,希望能為你的創作提供參考價值,我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文,歡迎咨詢。

      虛擬現實下混凝土結構建筑空間淺析

      摘要:由于傳統的建筑空間優化設計方法,對混凝土結構之間的匹配能力較差,導致空間優化比例較低,因此基于虛擬現實技術,提出全新的混凝土結構建筑空間優化設計方法。利用虛擬現實技術改進建筑空間基本結構;通過設計空間重組形式,優化設計混凝土結構建筑空間功能;基于虛擬現實技術測試模型,設計混凝土結構匹配方式,增加建筑空間優化比例。實驗測試結果表明:與傳統的空間優化設計相比,所提出空間優化設計方法,對建筑空間優化的比例更高,可見虛擬現實技術對混凝土結構的匹配效果更好。

      關鍵詞:虛擬現實技術;混凝土結構;建筑空間;優化設計

      混凝土是目前我國建筑施工的主要基礎材料,它具有結構強度高、剛度大、使用壽命長等優點,同時,受外界環境和自身因素的影響,易發生變形、開裂、斷裂等問題。建筑施工單位要在實際運用中充分利用混凝土的優點,就必須進行結構的優化。對于高層建筑來說,由于其層數多、空間結構變化多,對于安全性、耐久性和抗震性有著特別的要求,混凝土結構設計狀態對于建筑施工的質量有著很大的影響。因此,在高層建筑施工中,對混凝土結構的設計十分重視。目前相關領域學者針對混凝土結構優化進行了研究,曾學禮[1]設計了鋼筋混凝土結構的建筑內部空間。隨著混凝土與鋼筋材料的性能不斷提高,以及結構理論與施工技術的發展,使得其在工礦、民用、橋梁、隧道等土木工程中得到了廣泛的應用。李志華[2]提出了高層鋼筋混凝土結構設計優化研究。根據筆者多年的工程實踐,通過大量的文獻資料,系統地分析了高層建筑的結構優化問題。隨著技術水平的發展、人們審美眼光不斷提升,設計的建筑空間結構趨向多樣化、復雜化[3]。在保證建筑空間結構美觀的基礎上,為保證空間發揮其最大效用,本文提出利用虛擬現實(VirtualReality,VR)技術,對建筑空間進行優化設計。

      1優化設計混凝土結構建筑空間

      1.1VR技術改進建筑空間基本結構

      目前建筑空間分為多個層次和區域,每一層或每一區域的功能也有所不同,表1詳細介紹了常規建筑空間的基本功能構成[4]。建筑空間形態特征包括:對外集合內部開放、邊界模糊空間靈活結構以及模塊分區形式感強的特點,因此按照上述特點,利用VR技術的相似性原理,改進建筑空間基本結構[5]。相似性原理是指一組物理過程中,其各項參數之間存在固定的比例關系,其中就包括了它的幾何相似性。在相似性虛擬改進過程中,已知物理量的比例常數被稱為相似常數,其表達式為:PA=x1x2,(1)式中:PA為建筑結構A的相似常數;x1為改進特征量;x2為建筑結構原有特征量。利用上式完成對建筑空間形態特征的改進[6]。同時對建筑環境特征進行調查,通過了解建筑用途,明確建筑整體氛圍、局部細節的人性化特點以及智能科技設備節點。將上述特征與建筑形態特征相融合,利用VR技術設置建筑的空間結構與幾何尺寸,并在建筑結構上附著于建筑用途相對應的顏色與花紋,保證建筑空間的原有屬性[7]。假設通過VR技術得到的各個物理量之間的相似性準則為1,2,…,n,則根據準則之間的函數關系,結合式(1),設置改進后的建筑空間模型生成函數,通過該函數自動生成新的建筑空間結構:f(1,2,…,n)=PA×f(),(2)式中:f()為改進前的建筑空間結構計算函數。根據建筑基本空間形態特征、環境特征改進建筑空間結構,其中部分改進結果,如圖1所示。由圖1可知,利用VR技術建立改進后的建筑空間基本結構,隨時拆分調整結構不恰當或不匹配的銜接位置,根據上述操作,實現對建筑空間基本結構的改進[8]。

      1.2優化設計混凝土結構建筑空間功能

      改進基本結構的混凝土建筑空間,需要優化混凝土結構建筑空間功能,進而通過VR技術進行結構匹配,最終生成完整的、可投入使用的建筑空間模型。根據建筑空間模型,對不同空間的使用功能重新優化設計,賦予每一個區域新的使用功能,迎合時代發展的潮流和設計目的。圖2為空間功能優化設計基本策略示意圖[9]。建筑空間的拆分主要有2種形式:垂直方向上的拆分和水平方向的拆分。水平方向上的拆分較為簡單,只需要增加隔離墻就可以得到更多的獨立空間,滿足對增加使用空間數量的要求。這種拆分不會對已經改進的建筑空間基本結構進行改動,通過非結構性的處理就可以實現。垂直空間的拆分適用于建筑空間內部高度較高的建筑,通過對垂直方向進行分隔,增加使用空間數量、提高空間利用率[10-11]。此時容易造成垂直拆分的新舊結構不匹配的問題,因此VR技術利用式(3)設置拆分比例:k2=k1×c,(3)式中:k2為拆分調整后的虛擬模型尺寸;k1為實際混凝土結構建筑空間尺寸;c為比例尺。利用式(3)可實現建筑空間的拆分。根據拆分后的虛擬模型進行重組,主要包括3種形式:完全獨由圖3可知,完全獨立是將2個拆分空間完全隔開;而互容是一個空間內包含了另一個子空間;完全包容則為一個面積較大的空間,包容了結構形態完全不一致的空間。根據空間重組形式,優化設計混凝土結構建筑空間功能,通過建立全新的排列順序,增強建筑空間的使用功能。結合式(2~3),得出排序后的虛擬建筑空間尺寸:s0=k2×f(1,2,…,n)-Δs,(4)式中:Δs為空間重組誤差;s0為虛擬建筑空間尺寸。當s0與實際混凝土建筑空間尺寸s之間的比例符合實際時,則證明優化后的空間功能設計是可以實現的[13]。

      1.3VR技術設計混凝土結構匹配方式

      當優化的建筑空間功能符合建筑幾何設計要求時,利用VR技術設計混凝土結構匹配方式,通過混凝土之間的交互集成匹配,實現對混凝土結構建筑的空間優化。VR技術下的交互集成,根據建筑與展示陳列、建筑與結構以及建筑與設備之間的關聯,通過形態對比與流線復合,實現建筑空間混凝土結構之間的匹配。圖4是VR技術的測試模型,通過該模型檢測混凝土模型之間的匹配狀態[14]。VR技術的3個分量分別為時間分量X、空間分量Y、屬性分量Z。其中時間分量描述空間設計的動態性;空間分量取值為0、1、2、3時,其分別對應真實建筑空間和虛擬建筑模型的點、線、面、體,充分描述了建筑的空間性;而屬性分量則對應特定時間和空間的建筑屬性[15]。利用該虛擬模型檢測混凝土模型之間的匹配程度,式(5)為控制該模型的基本算法。式中:FX、FY、FZ分別為虛擬空間A1和實際建筑空間A2的匹配值;xi1、xi2、yi1、yi2、zi1、zi2分別為2個空間內,第i個混凝土結構的時間、空間以及屬性因子;ωi為建筑空間匹配權重[16]。根據式(5)得出匹配度測試結果為:式中:F為匹配值;N為參與匹配測試的加權系數。根據F的計算結果可以判斷模型構件尺寸之間是否契合[17]。當F≥0.97時,表示模型構件之間高度契合;當0.95<F<0.97時,表示模型構件之間常規契合,需要調整部分構件的設置參數;當F≤0.95時,需要重新調整建筑模型設計參數。

      2實驗結果與分析

      將此次提出的建筑空間優化設計方法,與傳統的建筑空間優化設計方法進行對比,分析不同建筑技術下,混凝土結構建筑空間的優化效果。隨機選取2處建筑作為實驗測試對象,其中對象A為簡單結構建筑空間,對象B為復雜結構建筑空間。已知建筑物的混凝土結構參數如表2所示。利用2種方法在改變混凝土結構參數的前提下,完成對建筑物空間的結構優化。根據表2中參數,分別利用2種優化設計方法,對2組實驗測試對象進行空間優化。將此次提出的優化設計方法作為實驗組,將傳統空間優化設計方法作為對照組。圖5是對簡單結構建筑A的優化設計測試結果。由圖5可知,2種優化設計方法,對于簡單結構建筑空間,平均優化比例分別為97.17%和96.71%,均有較高的優化比例。再對復雜結構建筑B進行空間優化設計,圖6為實驗測試結果。由圖6可知,面對復雜結構建筑空間,所提出的優化設計下,平均優化比例維持在94.34%;而傳統空間優化設計下,平均優化比例則降到了85.32%,比所提出的優化設計方法的優化比例,低了9.02%。綜合2組實驗測試結果,可知所提出的空間優化設計方法的優化效果更好。

      3結束語

      利用VR技術對混凝土結構建筑空間進行優化,通過增加構件模型之間的契合度,增強虛擬建筑結構之間的匹配程度,實現更加全面的建筑空間優化,解決了傳統空間優化設計方法由于建筑結構匹配差,導致優化比例偏低的問題。但此次提出的空間優化設計方法,并沒有考慮地理位置信息等環境因素,今后的研究設計,可以再對這一點進行優化分析。

      作者:裴欣 單位:六安職業技術學院城市建設學院

      亚洲国产欧美一区二区三区| 亚洲综合AV在线在线播放| 亚洲AV日韩精品一区二区三区| 亚洲小视频在线播放| 亚洲欧洲美洲无码精品VA | 国产精品亚洲天堂| 亚洲sm另类一区二区三区| 亚洲熟妇无码一区二区三区| 亚洲粉嫩美白在线| 国产亚洲精品bv在线观看| 亚洲 欧洲 日韩 综合在线| 日本亚洲色大成网站www久久| 天天爽亚洲中文字幕| 亚洲熟妇无码av另类vr影视| 亚洲欧美一区二区三区日产| 亚洲精品9999久久久久无码| 亚洲av日韩专区在线观看| 最新亚洲人成网站在线观看| 国产亚洲福利一区二区免费看| 伊在人亚洲香蕉精品区麻豆| 亚洲尤码不卡AV麻豆| 亚洲中文字幕在线乱码| 久久亚洲国产欧洲精品一| 亚洲av中文无码乱人伦在线r▽| 亚洲成AV人在线观看天堂无码| 久久亚洲伊人中字综合精品| 亚洲综合久久综合激情久久| 亚洲熟妇无码久久精品| 亚洲一卡二卡三卡| 亚洲乱码无人区卡1卡2卡3| 色噜噜噜噜亚洲第一| 国产偷窥女洗浴在线观看亚洲| 亚洲免费人成在线视频观看| 亚洲AV福利天堂一区二区三| 亚洲综合视频在线观看| 亚洲av永久综合在线观看尤物| 亚洲AV日韩综合一区尤物| 日韩成人精品日本亚洲| 国产综合精品久久亚洲| 亚洲av色影在线| 亚洲人成人77777在线播放|